20~i~2~
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DESCRIPTION
L'invention concerne un stator de turbomachine associé à
des dispositions permettant d'obtenir en fonctionnement un ajustement du jeu radial entre ledit stator et le rotor 10 correspondant de la turbomachine.
La recherche de l'amélioration des performances des turbomachines a conduit les motoristes à rechercher une optimisation des jeux radiaux entre rotor et stator de 15 turbomachine. En effet, le maintien, dans toutes les conditions de fonctionnement, d'un jeu m;n;m~l mais suffisant entre rotor et stator a des répercussions directes sur le rendement de la turbomachine et pour l'obtention d'une poussée mAx;m~le ainsi que sur les 20 conditions d'apparition de phénomènes de pompage.
Pour obtenir l'ajustement du jeu, diverses solutions ont été essayées. Entre autres, plusieurs d'entre elles ont en commun la mise en place et l'utilisation de systèmes de 25 ventilation qui, selon les phases de fonctionnement de la turbomachine, envoient des courants d'air, soit de refroidissement, soit de réchauffage sur diverses parties fixes ou tournantes constituant le stator et le rotor associés, telles que, les aubes, les disques, les carters, 30 les anneaux de stator de turbine par exemple. Suivant le résultat recherché, des prélèvements d'air sont effectués à divers étages du compresseur ou dans l'enceinte de chambre de combustion, par exemple. Les circuits d'acheminement de l'air sont généralement équipés de 35 vannes de réglage dont la commande permet d'obtenir une modulation des débits et éventuellement des réglages de 20 ~ i ~ 2 ~
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DESCRIPTION
The invention relates to a turbomachine stator associated with arrangements for obtaining in operation a adjustment of the radial clearance between said stator and the rotor 10 corresponding to the turbomachine.
The search for improving the performance of turbomachinery led engine manufacturers to seek a optimization of radial clearances between rotor and stator 15 turbomachine. Indeed, maintaining, in all operating conditions, clearance m; n; m ~ l but sufficient between rotor and stator has repercussions directly on the performance of the turbomachine and for obtaining a thrust mAx; m ~ the as well as on the 20 conditions for the appearance of pumping phenomena.
To obtain the adjustment of the game, various solutions have been tried. Among others, several of them have common the establishment and use of 25 ventilation which, depending on the operating phases of the turbomachine, send drafts, either cooling, or reheating on various parts fixed or rotating constituting the stator and the rotor associated, such as, blades, discs, housings, 30 the turbine stator rings for example. Next the desired result, air samples are taken at various stages of the compressor or in the enclosure of combustion chamber, for example. The circuits air routing are usually equipped with 35 control valves, the control of which provides modulation of flow rates and possibly settings of
2 ~ ~ 7 ~ 8 3 température au moyen de mélanges réalisés à partir de sources différentes, par exemple.
De nombreux exemples témoignent de ces recherches. On 5 peut ainsi citer FR-A- 2 496 753, FR-A- 2 464 371, FR-A- 2 431 609, FR-A- 2 360 750, FR-A- 2 360 749 dans lesquels la commande d'organes de réglage de débit d'air tels que distributeurs ou vannes est asservie à
un paramètre de fonctionnement de la turbomachine à
10 partir de la mesure par capteur d'une grandeur telle qu'une température, une vitesse de rotation ou directement une mesure du jeu à un instant donné. Dans certains cas, une régulation hydromécanique commande l'ouverture des vannes de réglage du débit d'air à
15 partir de lois d'ouverture préétablies et programmées à
l'avance. L'efficacité de ces solutions connues se trouve toutefois limitée lorsqu'apparaissent des défauts de concentricité entre rotor et stator et une répartition irrégulière du jeu radial périphérique.
Par ailleurs, des solutions ont également été proposées pour la vérification du centrage correct entre rotor et stator et éventuellement apporter des corrections aux défauts observés. De telles solutions par ajustage 25 mécanique sont par exemple décrites par FR-A- 2 434 269 ou EP-A- 0 079 272.
Un des buts de l'invention est d'obtenir dans toutes les conditions de fonctionnement de la turbomachine et 30 notamment dans les conditions transitoires un axe géométrique longitudinal de ligne des centres du stator de turbomachine confondu avec l'axe du rotor de manière à obtenir pour chaque étage sur toute la périphérie un jeu radial égal entre rotor et stator, dans le plan 35 transversal. Ces résultats sont obtenus en associant le stator et parties fixes de la turbomachine à des moyens de modification de leur forme agissant grâce à une 7 ~
répartition périphériquement non uniforme des températures desdites parties fixes.
Un stator de turbomachine répondant avantageusement aux 5 problèmes ainsi posés est caractérisé en ce que lorsque l'axe de symétrie du rotor selon la direction longitudinale de la turbomachine correspondant à son axe de rotation subit une d~formation, ledit stator est associé à des moyens de déformation agissant grâce à
10 une répartition périphériquement non uniforme des températures d'au moins une partie du stator de manière à faire coïncider les axes respectifs longitudinaux du rotor et du stator.
15 Divers moyens avantageux peuvent être utilisés, notamment pour obtenir un accroissement localisé du refroidissement sur la partie de carter dudit stator située du côté de la concavité formée par l'axe du rotor, notamment, soit des éléments en saillie sur la 20 surface externe ou interne du carter formant des obstacles dans le flux de refroidissement, soit des distributeurs de gaz de refroidissement dirigeant le flux sur la zone correspondante périphériquement limitée du carter. Un accroissement localisé du 25 refroidissement du carter peut également être obtenu par une augmentation relative de la section de passage du distributeur de turbine dans la zone périphérique limitée correspondante. En outre, des dispositifs externes à la turbomachine proprement dite peuvent être 30 envisagés, moyens d'isolation ou distributeurs de gaz de refroidissement ou de réchauffement pour obtenir la répartition périphériquement non uniforme des températures du stator de turbomachine. Les mêmes résultats peuvent être obtenus en prévoyant, au lieu 35 d'un refroidissement accéléré d'une zone périphérique limitée, un réchauffement de la zone complémentaire, grâce à des moyens analogues disposés dans la zone ~ ~ ~ 7 ~ ~ 3 _ périphérique située du côté de la convexité formée par l'axe du rotor.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention s seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de divers modes de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels:
10 - La figure 1 représente schématiquement un exemple des déformations ou déplacement des axes respectifs de rotor et de stator d'une turbomachine, avant application de la présente invention;
15 - La figure 2 représente schématiquement le résultat obtenu sur une turbomachine à laquelle les moyens conformes à l'invention sont appliqués;
- Les figures 3A et 3B représentent chacune une vue 20 partielle schématique en coupe par un plan passant par l'axe longitudinal de la turbomachine d'un carter de stator de turbomachine conforme à l'invention;
- La figure 4 représente une vue partielle schématique 25 en coupe par un plan passant par l'axe longitudinal de la turbomachine, analogue à celle de la figure 3, d'un carter de stator de turbomachine associé à des moyens de déformation conformes à l'invention;
30 - La figure 5 représente une vue partielle schématique en coupe par un plan passant par l'axe longitudinal de la turbomachine, des parties fixes de stator de turbomachine modifiées conformément à l'invention;
35 - La figure 6 représente une vue schématique en coupe par un plan transversal perpendiculaire à l'axe longitudinal de la turbomachine, selon la ligne VI-VI
1~
2~ ~7~8~
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de la figure S montrant un distributeur de turbine haute-pression modifié conformément à l'invention;
- La figure 7 représente une vue schématique en coupe 5 par un plan transversal perpendiculaire à l'axe longitudinal de la turbomachine selon la ligne VII-VII
de la figure 5, montrant un anneau de réglage de la répartition périphérique du débit du flux de refroidissement;
- La figure 8 représente une vue schématique partielle en coupe par un plan passant par l'axe longitudinal de la turbomachine d'une turbomachine associé à des moyens externes de déformation des parties fixes de stator, 15 conformes à l'invention;
- La figure 9 représente une vue schématique partielle en coupe par un plan passant par l'axe longitudinal de la turbomachine d'une turbomachine associée à des 20 moyens externes de déformation des parties fixes de stator, selon un autre mode de réalisation de l'invention.
Les dispositions antérieures connues se révèlent 25 insuffisantes et mal adaptées pour résoudre certains problèmes d'excentrement apparaissant en fonctionnement entre rotor et stator de turbomachine et qui sont à
l'origine de pertes de rendement dues à l'apparition de jeux excessifs entre rotor et stator et 30 particulièrement de jeux de répartition périphérique inégale qui sont cause de perturbations dans les écoulements aérodynamiques de la veine des gaz de la turbomachine. Il peut également en résulter que dans certaines phases de fonctionnement de la turbomachine, 35 notamment dans des conditions transitoires, parties tournantes et parties fixes entrent en contact sur certaines zones périphériquement limitées, provoquant une usure des abradables et des aubages et la création B
de jeux ultérieurs excessifs. L'origine de ces phénomènes a été située dans la déformation en fonctionnement des rotors et des stators des turbomachines. Le long d'une ligne d'arbres, on 5 constate notamment dans certaines applications particulières, comme schématisé sur la figure 1 jointe en annexe, un déplacement des rotors dû à
l'affaissement des paliers et à la flexion propre des rotors d'où résulte un affaissement vers le bas 10 symbolisée par l'axe R de la figure 1, tandis que l'axe géométrique Sl de ligne des centres du stator ne subit pas de déformation ou subit une déformation différente, ce qui entra~ne les distorsions dont les effets ont été
notés ci-dessus. Dans les applications aéronautiques 15 particulièrement visées par la présente invention, on a pu observer aussi, lors d'un arrêt de la machine par exemple, un refroidissement plus rapide de la partie inférieure des carters et donc du stator de la machine d'où il résulte une flexion en sens inverse de celle du 20 rotor et qui est symbolisée par l'axe S2 de la figure 1.
La figure 2 représente schématiquement un stator d'une turbomachine dans laquelle le rotor, non représenté sur -25 la figure 2, présente en fonctionnement une déformation correspondant à un affaissement, ou flexion naturelle, ce qui entraîne, de manière analogue au rotor représenté sur la Figure 1, une déformation de son axe géométrique telle qu'il présente une convexité dirigée 30 vers le bas, notamment dans le cas d'un turboréacteur aéronautique. Lorsque la zone périphérique 1 du stator située du côté de la concavité de l'axe du rotor dans le cas de la figure 2, il s'agit de la zone supérieure est portée à une température Tl inférieure à la 35 température T2 de la zone périphérique 2 du stator située du côté de la convexité de l'axe du rotor et qui est la zone inférieure dans le cas B
~27283 de la figure 2, on obtient une déformation du stator telle que l'axe longitudinal du stator prend une déformation semblable à celle du rotor et pour une valeur adéquate de 5 ladite déformation, les axes longitudinaux respectifs R et S du rotor et du stator sont confondus.
Il en résulte une égalisation périphérique des jeux radiaux entre rotor et stator de la turbomachine, ce qui 10 évite notamment le contact entre parties tournantes et parties fixes correspondantes qui entraînerait la détérioration des abradables et aubages ainsi que la dégradation subséquente des performances de la machine.
15 L'invention prévoit divers modes de réalisation des moyens propres à obtenir la répartition périphériquement non uniforme des températures du stator de turbomachine qui entraîne la déformation recherchée du stator s'adaptant à
la déformation correspondante du rotor qui a été observée 20 comme cela vient d'être décrit ci-dessus en référence à la figure 2.
Un exemple de tels moyens est représenté sur les figures 3A et 3B. Un carter 3 de stator de turbomachine comporte des éléments 4 en saillie qui forment des obstacles sur le 25 trajet du flux de refroidissement qui circule, de manière connue en soi, le long des parois dudit carter 3. Ces éléments 4 peuvent être disposés, soit sur la surface externe du carter 3, comme représenté sur la figure 3A, soit sur la surface interne du carter 3, comme représenté
30 sur la figure 3B, en fonction de l'aménagement des cir-cuits de refroidissement. De manière remarquable, conforme à l'invention, lesdits obstacles 4 sont disposés unique-ment sur une zone périphérique préférentielle du carter 3 qui est située du côté de la concavité formée par l'axe du 35 rotor associé audit stator. Ces obstacles 4 permettent d'augmenter les surfaces d'échanges thermiques entre le carter 3 et le flux de refroidissement. On obtient ainsi un accroissement du refroidissement de cette zone d'où
._ .
répartition périphériquement non uniforme des températures du stator Tl ~T2 et une déformation du stator telles que 5 schématisées sur la figure 2. Les flèches f sur la figure 3A et 3B symbolisent l'action du flux de refroidissement.
La figure 4 représente un autre mode de réalisation dans lequel le carter 3 de stator est associé à des 10 distributeurs 5 de gaz de refroidissement amené par des moyens de canalisations 6 connus en soi. Les distributeurs 5 sont disposés sur une zone périphérique limitée du carter 3 correspondant, comme précédemment, à la partie de carter de stator située du côté de la concavité formée par 15 l'axe du rotor et le fonctionnement est identique à celui qui a été décrit en référence aux figures 2 et 3. Un moyen de régulation du débit, d'un type vanne 7, connu en soi, peut avantageusement être adjoint au dispositif.
20 La mise en oeuvre d'une autre solution est schématiquement représentée sur les figures 5 et 6. La partie fixe de turbomachine comporte un carter 8 enveloppant une chambre de combustion 9 à la sortie de laquelle les gaz sont repris par un distributeur 10 qui alimente une turbine à
25 haute-pression. Ledit carter 8, de manière connue en soi, est refroidi par un flux d'air, symbolisé par les flèches fl, qui circule le long de sa paroi interne et alimente notamment ladite chambre 9 en air de dilution. De manière remarquable conforme à l'invention, les secteurs d'aubes 30 fixes 11 dudit distributeur 10 sont montés de manière à
obtenir une section de passage plus importante dans une zone périphérique limitée, correspondant comme précédemment au côté de la concavité formée par l'axe du rotor. Le débit plus important obtenu ainsi dans cette 35 zone induit un débit supérieur du flux fl d'air de refroidissement dans la zone correspondante du carter 8 ~728~
g qui se trouve ainsi plus fortement refroidie, de manière à
obtenir les résultats schématisés sur la figure 2.
5 Ces résultats sont notamment obtenus par une sélection desdits secteurs d'aubes fixes 11, les secteurs lla les plus ouverts étant placés en haut, conformément à
l'hypothèse des déformations précédemment notée et les secteurs llb les plus fermés étant placés en bas. La 10 répartition des secteurs de distributeur de turbine permet aussi d'influencer la répartition des températures de la chambre de combustion et son rayonnement sur le stator. Il en résulte un écart de températures entre les parties correspondantes du stator. La transition entre les 15 secteurs ouverts lla et les secteurs fermés llb est déterminée de manière à assurer une répartition judicieuse des températures de chambre de combustion et du flux de refroidissement sur toute la périphérie du carter 8.
Les dispositions qui ont été décrites en référence aux 20 figures 5 et 6 dans le cas d'une turbine haute-pression peuvent en fonction des applications particulières être mises en oeuvre à un autre niveau de turbine ou de la turbomachine.
Un autre moyen de réglage du débit du flux fl d'air de 25 refroidissement, utilisé en variante des dispositions décrites en référence à la figure 6 ou en complément de celles-ci, est représenté sur les figure 5 et 7. Dans la zone de circulation dudit flux fl d'air de refroidisse-ment, on place un anneau 15 de contrôle du flux. Cet 30 anneau 15 comporte des trous 16 périphériquement répartis qui dosent le passage de l'air de refroidissement et règlent par conséquent le débit du flux fl. De manière remarquable, conforme à l'invention, un débit de passage plus important est obtenu dans une zone périphérique 35 limitée, correspondant comme précédemment au côté de la concavité formée par l'axe du rotor. Dans le cas d'application représenté à titre d'exemple sur les figures, un débit plus important est ainsi prévu en haut où sont placés des trous 16a soit de plus grand diamètre, 5 soit plus nombreux par rapport aux trous 16b placés en bas. Comme précédemment, une transition judicieuse est ménagée entre les trous 16a et 16b sur la périphérie de l'anneau 16.
10 Selon une disposition complémentaire, des écrans, tels que schématisés en 17a et en 17b, sont placés sur les parois de chambre de combustion afin d'atténuer judicieusement le rayonnement de la chambre de combustion sur les parties correspondantes du stator. Dans le même but que précé-15 demment, la répartition desdits écrans 17a, 17b estégalement limitée à des zones périphériquement déter-minées. Ce moyen contribue à l'obtention de la répar-tition recherchée des températures.
20 Selon les facilités d'installation sur machine, des moyens externes à la turbomachine peuvent également être envisagés. La figure 8 schématise ainsi une turbomachine 12 à laquelle des moyens externes d'isolation thermique 13 ont été adjoints dans une zone localisée périphérique, 25 située du côté de la convexité de l'axe déformé du rotor de turbomachine. On obtient ainsi un échauffement de la zone périphérique localisée correspondante du stator de turbomachine, ce qui amène un fonctionnement représenté
sur la figure 2 et précédemment décrit en référence à
30 cette figure dans les hypothèses retenues où la convexité
est tournée vers le bas. En outre, les moyens isolants 13 permettent de retarder le refroidissement des zones protégées, lors de l'arrêt de la machine.
35 On peut également, comme schématiquement représenté sur la figure 9, adjoindre à la turbomachine 12 des distributeurs externes 14 de gaz de refroidissement qui sont placés dans 20~728~
une zone périphérique localisée correspondant au côté de concavité formée par l'axe déformé du rotor.
On notera, notamment dans les modes de réalisation précédemment décrits en référence aux figures 4 et 9, qu'au lieu d'un gaz de refroidissement, en fonction des niveaux longitudinaux d'installation prévus sur la 10 turbomachine et de diverses facilités de mise en oeuvre liées à l'application particulière, un gaz de réchauffement peut être utilisé.
Dans ce cas, la zone périphérique limitée choisie pour 15 l'emplacement des distributeurs 5 ou 14 sera modifiée de manière à les placer du côté de la convexité formée par l'axe déformé du rotor et de façon à obtenir un échauffement de la zone périphérique correspondante du stator et à retrouver, comme précédemment, la répartition 20 périphériquement non uniforme des températures de stator conduisant au fonctionnement schématisé sur la figure 2.
Les moyens de contrôle de la déformée des stators conformes à l'invention et qui viennent d'être décrits 25 permettent aussi de contrôler les positions géométriques des pièces et organes montés sur les stators tels que tuyères d'éjection ou prises d'air, par exemple. 2 ~ ~ 7 ~ 8 3 temperature by means of mixtures produced from different sources, for example.
Numerous examples bear witness to this research. We 5 can thus cite FR-A- 2 496 753, FR-A- 2 464 371, FR-A- 2 431 609, FR-A- 2 360 750, FR-A- 2 360 749 in which the control of flow control members of air such as distributors or valves is slaved to an operating parameter of the turbomachine to 10 from sensor measurement of a quantity such that a temperature, a speed of rotation or directly a measure of the game at a given time. In in some cases, hydromechanical regulation controls the opening of the air flow adjustment valves at 15 from pre-established opening laws programmed at advance. The effectiveness of these known solutions is is, however, limited when concentricity defects between rotor and stator and a irregular distribution of the peripheral radial clearance.
In addition, solutions have also been proposed for checking the correct centering between rotor and stator and possibly make corrections to faults observed. Such solutions by fitting 25 mechanical are described for example by FR-A- 2 434 269 or EP-A- 0 079 272.
One of the aims of the invention is to obtain in all the operating conditions of the turbomachine and 30 in particular in transient conditions an axis longitudinal geometric line of the stator centers turbomachine coincident with the rotor axis so to obtain for each floor on the whole periphery a equal radial clearance between rotor and stator, in the plane 35 transverse. These results are obtained by associating the stator and fixed parts of the turbomachine to means of modification of their form acting thanks to a 7 ~
peripherally non-uniform distribution of temperatures of said fixed parts.
A turbomachine stator advantageously meeting the 5 problems thus posed is characterized in that when the axis of symmetry of the rotor in the direction longitudinal of the turbomachine corresponding to its axis of rotation undergoes deformation, said stator is associated with deformation means acting thanks to 10 a peripherally non-uniform distribution of temperatures of at least part of the stator so to make the respective longitudinal axes of the rotor and stator.
15 Various advantageous means can be used, especially to obtain a localized increase in cooling on the housing part of said stator located on the side of the concavity formed by the axis of the rotor, in particular, or elements projecting from the 20 outer or inner surface of the housing forming obstacles in the cooling flow, i.e.
coolant distributors directing the flow on the corresponding peripherally housing limited. A localized increase in 25 crankcase cooling can also be obtained by a relative increase in the cross section of the turbine distributor in the peripheral area corresponding limited. In addition, devices external to the turbomachine itself can be 30 considered, insulation means or gas distributors cooling or warming to get the peripherally non-uniform distribution of turbomachine stator temperatures. The same results can be achieved by planning, instead 35 accelerated cooling of a peripheral zone limited, warming of the complementary zone, by analogous means located in the area ~ ~ ~ 7 ~ ~ 3 _ peripheral located on the side of the convexity formed by the rotor axis.
Other characteristics and advantages of the invention s will be better understood on reading the description which will follow various embodiments of the invention, with reference to the accompanying drawings on which:
10 - Figure 1 schematically shows an example of deformations or displacement of the respective axes of rotor and stator of a turbomachine, front application of the present invention;
15 - Figure 2 schematically represents the result obtained on a turbomachine to which the means according to the invention are applied;
- Figures 3A and 3B each represent a view 20 partial schematic in section through a plane passing through the longitudinal axis of the turbomachine of a casing turbomachine stator according to the invention;
- Figure 4 shows a schematic partial view 25 in section through a plane passing through the longitudinal axis of the turbomachine, similar to that of FIG. 3, of a turbomachine stator housing associated with means deformation according to the invention;
30 - Figure 5 shows a schematic partial view in section through a plane passing through the longitudinal axis of the turbomachine, fixed parts of the stator turbomachine modified in accordance with the invention;
35 - Figure 6 shows a schematic sectional view by a transverse plane perpendicular to the axis longitudinal of the turbomachine, along line VI-VI
1 ~
2 ~ ~ 7 ~ 8 ~
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of figure S showing a turbine distributor high pressure modified in accordance with the invention;
- Figure 7 shows a schematic sectional view 5 by a transverse plane perpendicular to the axis longitudinal of the turbomachine along line VII-VII
in Figure 5, showing a ring for adjusting the peripheral distribution of the flow rate of cooling;
- Figure 8 shows a partial schematic view in section through a plane passing through the longitudinal axis of the turbomachine of a turbomachine associated with means deformation of the fixed parts of the stator, 15 according to the invention;
- Figure 9 shows a partial schematic view in section through a plane passing through the longitudinal axis of the turbomachine of a turbomachine associated with 20 external means of deformation of the fixed parts of stator, according to another embodiment of the invention.
Previous known arrangements are revealed 25 insufficient and ill-suited to resolve some eccentricity problems occurring during operation between rotor and stator of a turbomachine and which are the origin of yield losses due to the appearance of excessive play between rotor and stator and 30 particularly peripheral distribution games which cause disturbances in the aerodynamic flows from the gas stream of the turbomachine. It may also result that in certain operating phases of the turbomachine, 35 including transitional conditions, parties rotating and fixed parts come into contact on certain peripherally limited areas, causing wear of abradables and bladings and creation B
excessive subsequent play. The origin of these phenomena was located in the deformation in operation of rotors and stators of turbomachinery. Along a line of trees, we 5 finds in particular in certain applications particular, as shown schematically in Figure 1 attached in the appendix, a displacement of the rotors due to sagging bearings and proper bending of rotors resulting in sagging down 10 symbolized by the axis R of FIG. 1, while the axis geometric line Sl of the stator centers does not undergo no deformation or undergoes a different deformation, which leads to the distortions whose effects have been noted above. In aeronautical applications 15 particularly targeted by the present invention, we have could also observe, when the machine stopped by example, faster cooling of the part lower of the casings and therefore of the stator of the machine where it results in a bending in opposite direction to that of the 20 rotor and which is symbolized by the axis S2 of the figure 1.
FIG. 2 schematically represents a stator of a turbomachine in which the rotor, not shown in -25 Figure 2, shows in operation a deformation corresponding to sagging, or natural bending, which drives, analogously to the rotor shown in Figure 1, a deformation of its axis geometric such that it has a directed convexity 30 downwards, in particular in the case of a turbojet aeronautics. When the peripheral area 1 of the stator located on the side of the concavity of the rotor axis in the case of figure 2, it is the upper zone is brought to a temperature Tl lower than the 35 temperature T2 of the peripheral zone 2 of the stator located on the side of the convexity of the rotor axis and which is the bottom area in the case B
~ 27283 of figure 2, one obtains a deformation of the stator such that the longitudinal axis of the stator takes a deformation similar to that of the rotor and for an adequate value of 5 said deformation, the respective longitudinal axes R and S of the rotor and the stator are combined.
This results in a peripheral equalization of the games radial between rotor and stator of the turbomachine, which 10 notably avoids contact between rotating parts and corresponding fixed parts which would cause the deterioration of abradables and bladings as well as the subsequent degradation of machine performance.
The invention provides various embodiments of the means suitable for obtaining the distribution peripherally not uniform temperatures of the turbomachine stator which causes the desired deformation of the stator adapting to the corresponding rotor deformation that has been observed 20 as just described above with reference to the figure 2.
An example of such means is shown in the figures 3A and 3B. A turbomachine stator housing 3 comprises protruding elements 4 which form obstacles on the 25 path of the circulating cooling flow, so known per se, along the walls of said casing 3. These elements 4 can be arranged either on the surface external of the casing 3, as shown in FIG. 3A, either on the internal surface of the casing 3, as shown 30 in FIG. 3B, as a function of the arrangement of the circuits cooked cooling. Remarkably, consistent to the invention, said obstacles 4 are arranged only-ment on a preferential peripheral zone of the casing 3 which is located on the side of the concavity formed by the axis of the 35 rotor associated with said stator. These obstacles 4 allow increase the heat exchange surfaces between the casing 3 and the cooling flow. We thus obtain increased cooling of this area, hence ._.
peripherally non-uniform temperature distribution of the stator Tl ~ T2 and a deformation of the stator such that 5 shown schematically in Figure 2. The arrows f in the figure 3A and 3B symbolize the action of the cooling flow.
FIG. 4 represents another embodiment in which the stator housing 3 is associated with 10 distributors 5 of cooling gas supplied by pipe means 6 known per se. The distributors 5 are arranged on a limited peripheral zone of the casing 3 corresponding, as before, to the part of stator housing located on the side of the concavity formed by 15 the axis of the rotor and the operation is identical to that which has been described with reference to Figures 2 and 3. A means flow control, of a valve type 7, known per se, can advantageously be added to the device.
20 The implementation of another solution is schematically shown in Figures 5 and 6. The fixed part of turbomachine comprises a casing 8 enveloping a chamber of combustion 9 at the outlet of which the gases are taken up by a distributor 10 which supplies a turbine to 25 high pressure. Said casing 8, in a manner known per se, is cooled by an air flow, symbolized by the arrows fl, which flows along its inner wall and feeds in particular said chamber 9 in dilution air. So remarkable according to the invention, the blade sectors 30 fixed 11 of said distributor 10 are mounted so as to obtain a larger passage section in a limited peripheral area, corresponding as previously to the side of the concavity formed by the axis of the rotor. The higher flow rate thus obtained in this 35 zone induces a higher flow rate of the air flow cooling in the corresponding area of the casing 8 ~ 728 ~
g which is thus more strongly cooled, so that obtain the results shown diagrammatically in FIG. 2.
5 These results are notably obtained by a selection of said fixed vane sectors 11, the sectors lla more open being placed at the top, in accordance with the previously noted deformation hypothesis and the most closed sectors llb being placed at the bottom. The 10 distribution of turbine distributor sectors allows also to influence the temperature distribution of the combustion chamber and its radiation on the stator. he the result is a temperature difference between the parts of the stator. The transition between 15 open areas lla and closed areas llb east determined to ensure judicious distribution combustion chamber temperatures and flow cooling over the entire periphery of the casing 8.
The provisions which have been described with reference to 20 Figures 5 and 6 in the case of a high-pressure turbine depending on the particular application, can be implemented at another level of turbine or turbomachine.
Another means of adjusting the air flow rate fl of 25 cooling, used as an alternative to the provisions described with reference to Figure 6 or in addition to these, is shown in Figures 5 and 7. In the circulation zone of said flow of cooling air ment, a flow control ring 15 is placed. This 30 ring 15 has holes 16 peripherally distributed which measure the passage of cooling air and therefore regulate the flow rate fl. So remarkable, in accordance with the invention, a throughput most important is obtained in a peripheral area 35 limited, corresponding as before to the side of the concavity formed by the axis of the rotor. In the case example shown on the figures, higher flow is thus provided at the top where holes 16a are placed which are of larger diameter, 5 is more numerous compared to the holes 16b placed in low. As before, a good transition is formed between holes 16a and 16b on the periphery of the ring 16.
10 According to an additional provision, screens, such as shown schematically in 17a and 17b, are placed on the walls of combustion chamber in order to judiciously attenuate the radiation from the combustion chamber on the parts of the stator. For the same purpose as above-15 also, the distribution of said screens 17a, 17b is also limited to peripherally determined areas.
mined. This means contributes to obtaining reparation sought tition of temperatures.
20 Depending on the ease of installation on the machine, means external to the turbomachine can also be considered. FIG. 8 thus diagrams a turbomachine 12 to which external means of thermal insulation 13 have been added to a localized peripheral area, 25 located on the side of the convexity of the deformed axis of the rotor turbomachine. There is thus obtained a heating of the corresponding localized peripheral area of the stator turbomachine, which leads to a represented operation in Figure 2 and previously described with reference to 30 this figure in the hypotheses retained where the convexity is facing down. In addition, the insulating means 13 delay the cooling of the zones protected when the machine stops.
35 It is also possible, as schematically shown in the FIG. 9, adding distributors to the turbomachine 12 external cooling gas 14 which are placed in 20 ~ 728 ~
a localized peripheral zone corresponding to the side of concavity formed by the deformed axis of the rotor.
It will be noted, in particular in the embodiments previously described with reference to FIGS. 4 and 9, that instead of a cooling gas, depending on the longitudinal installation levels provided on the 10 turbomachine and various implementation facilities related to the particular application, a gas of warming can be used.
In this case, the limited peripheral area chosen for 15 the location of distributors 5 or 14 will be changed from so as to place them on the side of the convexity formed by the deformed axis of the rotor and so as to obtain a heating of the corresponding peripheral zone of the stator and to find, as before, the distribution 20 peripherally non-uniform stator temperatures leading to the operation shown diagrammatically in FIG. 2.
Means for checking the deformation of the stators in accordance with the invention and which have just been described 25 also allow to control the geometric positions parts and components mounted on the stators such as ejection nozzles or air intakes, for example.